ตารางธาตุในปัจจุบัน



ธาตุหมู่หลัก มีทั้งหมด 8 หมู่ 7 คาบ โดยธาตุที่อยู่ด้านซ้ายของเส้นขั้นบันได จะเป็นโลหะ (Metal) ส่วนทางด้านขวาเป็นอโลหะ (Non metal) ส่วนธาตุที่อยู่ติดกับเส้นขั้นบันไดนั้น จะเป็นกึ่งโลหะ (Metalloid)
ธาตุทรานซิชัน มีทั้งหมด 8 หมู่ แต่หมู่ 8 มีทั้งหมด 3 หมู่ย่อย จึงมีธาตุต่างๆ รวม 10 หมู่ และมีทั้งหมด 4 คาบ
ธาตุอินเนอร์ทรานซิชัน มี 2คาบโดยมีชื่อเฉพาะเรียกคาบแรกว่าคาบแลนทาไนด์
(Lanthanide series) และเรียกคาบที่สองว่า คาบแอกทิไนด์ (Actinide series) เพราะเป็นคาบที่อยู่ต่อมาจาก 57La (Lanthanum) และ 89Ac (Actinium) ตามลำดับ คาบละ 14 ตัวรวมเป็น 28 ตัว

ประเภทของธาตุในตารางธาตุ

ธาตุโลหะ (metal) โลหะทรานซิชันเป็นต้นฉบับของโลหะ ธาตุโลหะเป็นธาตุที่มีสถานะเป็นของแข็ง ( ยกเว้นปรอท ที่เป็นของเหลว) มีผิวที่มันวาว  นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี  มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง ( ช่วงอุณหภูมิระหว่างจุดหลอมเหลวกับจุดเดือดจะต่างกันมาก)   ได้แก่  โซเดียม (Na)    เหล็ก (Fe) แคลเซียม (Ca) ปรอท (Hg) อะลูมิเนียม (Al) แมกนีเซียม (Mg)   สังกะสี (Zn) ดีบุก (Sn)  เป็นต้น

ธาตุอโลหะ ( Non metal ) มีได้ทั้งสามสถานะ  สมบัติส่วนใหญ่จะตรงข้ามกับอโลหะ  เช่น ผิวไม่มันวาว ไม่นำไฟฟ้า ไม่นำความร้อน จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ  เป็นต้น   ได้แก่  คาร์บอน( C ) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) โบรมีน (Br)   ออกซิเจน (O 2)   คลอรีน (Cl 2) ฟลูออรีน (F 2) เป็นต้น

ธาตุกึ่งโลหะ (metalloid)  เป็นธาตุกึ่งตัวนำ  คือ  มันจะสามารถนำไฟฟ้าได้เฉพาะในภาวะหนึ่งเท่านั้น  ธาตุกึ่งโลหะเหล่านี้จะอยู่บริเวณเส้นขั้นบันได ได้แก่  โบรอน (B) ซิลิคอน ( Si) เป็นต้น

ธาตุกัมมันตรังสี เป็นธาตุที่มีส่วนประกอบของ นิวตรอน กับโปรตอน ไม่เหมาะสม (>1.5) ธาตุที่ 83ขึ้นไปเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสีทุกไอโซโทปมีครึ่งชีวิต

สมบัติของธาตุในแต่ละหมู่

ธาตุหมู่ I A หรือโลหะอัลคาไล (alkaline metal)

   - โลหะอัลคาไล ได้แก่ ลิเทียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม ซีเซียม และแฟรนเซียม
   - เป็นโลหะอ่อน  ใช้มีดตัดได้
   - เป็นหมู่โลหะมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ จึงต้องเก็บไว้ในน้ำมัน
   -ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลละลายน้ำได้สารละลายเบสแก่
   - เมื่อเป็นไอออน  จะมีประจุบวก
   - มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ  มีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ
   - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 1

ธาตุหมู่ II A หรือโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (alkaline earth)

   - โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้แก่ เบริลเลียม แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเชียม แบเรียม เรเดียม 
   - มีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามาก แต่น้อยกว่าโลหะอัลคาไล
   - ทำปฏิกิริยากับน้ำได้สารละลายเบส สารประกอบโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธพบมากในธรรมชาติ
   - โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีความว่องไวแต่ยังน้อยกว่าโลหะอัลคาไล
   - โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 2

ธาตุหมู่ III 
  - ธาตุหมู่ III ได้แก่ B Al Ga In Tl
  - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 3

ธาตุหมู่ IV 
  - ธาตุหมู่ IV ได้แก่ C Si Ge Sn Pb
  - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 4

ธาตุหมู่ V 
  - ธาตุหมู่ V ได้แก่ N P As Sb Bi
  - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 5

ธาตุหมู่ VI 
  - ธาตุหมู่ VI ได้แก่ O S Se Te Po
  - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 6

ธาตุหมู่ VII หรือหมู่แฮโลเจน (Halogen group)

   - หมู่ธาตุแฮโลเจน ได้แก่ ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน และแอสทาทีน
   - เป็นหมู่อโลหะที่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด (F ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากที่สุด)
   - เป็นธาตุที่มีพิษทุกธาตุและมีกลิ่นแรง
   - โมเลกุลของธาตุแฮโลเจนประกอบด้วย 2 อะตอม (Cl 2 Br 2 I 2)
   - แฮโลเจนไอออนมีประจุบลบหนึ่ง (F - C - Br - I - At -)

ธาตุหมู่ VIII หรือก๊าซเฉื่อย หรือก๊าซมีตระกูล (Inert gas )

   - ก๊าซมีตระกูล ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน
   - มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเต็ม 8 อิเล็กตรอน จึงทำให้เป็นก๊าซที่ไม่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
   - ก๊าซมีตระกูลอยู่เป็นอะตอมเดี่ยว แต่ยกเว้น Kr กับ Xe ที่สามารถสร้าง

พันธะได้










 

กำเนิดตารางธาตุ...เคยสงสัยไหมว่าธาตุตัวสุดท้ายในตารางธาตุคือธาตุอะไร?

ตั้งแต่เริ่มเรียนเคมีหรืออาจจะเริ่มเรียนวิทยาศาสตร์ ม.ต้น ผู้อ่านคงคุ้นเคยกับการให้ท่องตารางธาตุ มากบ้าง น้อยบ้าง แตกต่างกันไป ผู้อ่านเคยทราบไหมคะ ว่าการจัดเรียงธาตุเป็นกลุ่มๆ แบบนี้มีที่มาอย่างไร และจริงๆ แล้วเราอาจไม่เคยรู้เลยว่าธาตุในโลกนี้มีอยู่กี่ตัว เพราะมีการค้นพบกันอยู่เรื่อยๆ ตามทันบ้าง ไม่ทันบ้าง ผู้อ่านทราบไหมคะว่า "ปัจจุบันตารางธาตุถูกเติมเต็มถึงธาตุตัวที่เท่าไรแล้ว และจะสิ้นสุดเมื่อไร?"







ในศตวรรษที่ 18 ธาตุถูกค้นพบเพียงไม่กี่ธาตุ นักวิทยาศาสตร์คนแรก คือ โยฮันน์ โวลฟ์กัง เดอเบอไรเนอร์ ได้เสนอการจัดแบ่งธาตุออกเป็นกลุ่มๆ กลุ่มละ 3 ธาตุ ที่มีคุณสมบัติเหมือนๆ กัน โดยเรียกการจัดแบบนี้ว่าไตรแอดส์ (ชุดสาม) โดยพบว่าธาตุตรงกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมอีกสองธาตุที่เหลือ เช่น กลุ่มที่ 1 ได้แก่ธาตุลิเทียม (Li) โซเดียม (Na) โพแทสเซียม (K) ตามหลักการนี้ธาตุโซเดียมซึ่งเป็นธาตุตรงกลางระหว่างธาตุลิเทียมและโพแทสเซียมจะมีมวลอะตอมเป็น 23 ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของลิเทียมคือ 7 และ โพแทสเซียมคือ 39 แต่ในเวลาต่อมาเมื่อนำหลักการดังกล่าวไปใช้กับธาตุกลุ่มอื่นที่มีสมบัติคล้ายกัน มวลอะตอมของธาตุตรงกลางกลับไม่ได้ตรงกับมวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุทั้งสองที่เหลือ หลักการจัดตารางธาตุแบบไตรแอดส์ของเดอเบอไรเนอร์จึงไม่เป็นที่ยอมรับอีกต่อไป


ต่อมาในปี ค.ศ. 1865 จอห์น นิวแลนด์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอการจัดเรียงธาตุเป็นหมวดหมู่ขึ้นใหม่ โดยเรียงตามลำดับมวลอะตอม นิวแลนด์กล่าวว่าถ้านำธาตุมาเรียงตามลำดับมวลอะตอมแล้ว พบว่า "ธาตุที่ 8 จะมีสมบัติคล้ายคลึงกับธาตุตัวที่ 1 โดยยกเว้นธาตุไฮโดรเจนและแก๊สเฉื่อย" กฎของนิวแลนด์นี้เรียกว่า “Law of octaves” ตัวอย่างเช่น ถ้าเริ่มต้นจากลิเทียม (มวลอะตอม = 7) เป็นธาตุตัวที่ 1 ธาตุโซเดียม (น้ำหนักอะตอม = 23) จะเป็นธาตุตัวที่ 8 โดยธาตุทั้งสองมีสมบัติทางเคมีและทางฟิสิกส์คล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตามการจัดตารางธาตุแบบนิวแลนด์ยังมีข้อจำกัดคือสามารถใช้ได้เพียงแค่น้ำหนักอะตอมไม่เกินธาตุแคลเซียม (Ca) ต่อมาเมื่อมีการค้นพบแก๊สเฉื่อยก็ไม่สามารถจัดตามตารางธาตุของนิวแลนด์ได้และ ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดมวลอะตอมจึงมีความสัมพันธ์กับความคล้ายคลึงกันของสมบัติของธาตุ ตามหลักการดังกล่าว



ต่อมายูลิอุสโลทาร์ ไมเออร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน และ ดิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ได้ศึกษารายละเอียดของธาตุต่าง ๆ มากขึ้นและมีข้อสังเกตเป็นอย่างเดียวกันในเวลาใกล้เคียงกันว่า ถ้าจัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปหามาก ธาตุจะมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วงๆ ซึ่งเมนเดเลเอฟตั้งเป็นกฎเรียกว่า "กฎพิริออดิก" และได้เสนอความคิดนี้ในปี 1869 ก่อนที่ไมเออร์จะนำผลงานของเขาออกเผยแพร่ในปีต่อมา และเพื่อเป็นการให้เกียรติแก่เมนเดเลเอฟ จึงใช้ชื่อว่า ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ โดยในตอนนั้นเมนเดเลเอฟได้จัดธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกันที่ปรากฏซ้ำกันเป็นช่วง ๆ ให้อยู่ในแนวตั้งหรือหมู่เดียวกันและพยายามเรียงลำดับมวลอะตอมของธาตุจากน้อยไปหามาก ถ้าเรียงตามมวลอะตอมแล้วมีสมบัติไม่สอดคล้องกัน ก็พยายามจัดให้เข้าหมู่โดยเว้นช่องว่างไว้ในตำแหน่งที่คิดว่าน่าจะเป็นธาตุที่ยังไม่มีการค้นพบ และยังได้ใช้สมบัติของธาตุและสารประกอบอื่นๆ นอกเหนือจากคลอไรด์และออกไซด์มาประกอบการพิจารณาด้วย โดยตำแหน่งของธาตุในตารางจะมีความสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุ ซึ่งช่วยให้เมนเดเลเอฟสามารถทำนายสมบัติของธาตุในช่องว่างที่ยังไม่มีการค้นพบได้อย่างใกล้เคียง



เล่าถึงตรงนี้ทุกคนคงคุ้นเคยกับตารางธาตุกันพอสมควร แต่เคยสงสัยไหมว่า "ตารางธาตุนี่จะสิ้นสุดที่ไหน ธาตุตัวสุดท้ายคือธาตุอะไร?"

จริงๆ แล้วธาตุยูเรเนียม (เลขอะตอม =92) เป็นธาตุที่หนักที่สุดที่พบได้ในธรรมชาติ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็พยายามสังเคราะห์ธาตุที่หนักมากกว่า โดยการให้โปรตอนเพิ่มเข้าไปในนิวเคลียสของธาตุใดๆ ผ่านปฏิกิริยาฟิวชั่น ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างธาตุที่หนักมากกว่ายูเรเนียมและหนักมากขึ้นไปเรื่อยๆ ได้สำเร็จหลายธาตุ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นต่างอยากทราบว่าอะตอมที่ใหญ่ที่สุด จะใหญ่ได้สักเท่าไร มีโปรตอนสูงสุดเท่าไร และตารางธาตุที่เราใช้กันอยู่จะสิ้นสุดที่ธาตุใด

แต่เดิมนักวิทยาศาสตร์คาดว่าธาตุโลหะซุปเปอร์เฮฟวี่ (Super-heavy Metal คือธาตุที่มีจำนวนโปรตอน 104 ขึ้นไป) นั้น น่าจะมีค่าครึ่งชีวิตที่ยาวนาน จึงเป็นที่น่าสนใจและพยายามค้นหาธาตุเหล่านั้น แต่ปรากฏว่ายิ่งมีการเพิ่มนิวตรอนและโปรตอนลงไปในนิวเคลียสลงไปมากเท่าใด อะตอมก็ยิ่งมีความเสถียรน้อยลง ธาตุโลหะซุปเปอร์เฮฟวี่ส่วนใหญ่จึงอยู่ได้เพียงแค่เพียงไมโครหรือนาโนวินาทีเท่านั้น อย่างไรก็ตามหลังจากมีการสร้างธาตุโลหะซุปเปอร์เฮฟวี่ได้มากขึ้นก็มีข้อสังเกตจนกระทั่งตั้งเป็นทฤษฎีที่เกี่ยวกับความเสถียรของธาตุซุปเปอร์เฮฟวี่เหล่านี้ว่า ถ้าเพิ่มจำนวนเลขอะตอมไปถึงค่าๆ หนึ่ง ธาตุซุปเปอร์เฮฟวี่ที่ได้ จะมีเสถียรภาพมากและอยู่ได้นานขึ้น เรียกทฤษฎีนี้ว่า Island of stability โดยคาดการณ์กันว่าธาตุตัวที่จะมีเสถียรภาพมากพอที่จะตรวจสอบได้คือธาตุที่ 120 เพราะจะมีสมบัติแบบธาตุหมู่ 2 (แอลคาไลน์ เอิร์ท) ซึ่งปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงรอคอยการพิสูจน์ทฤษฎีนี้อย่างใจจดใจจ่อกันเลยทีเดียว


ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและอเมริกาได้ร่วมมือกันนำเสนอการสังเคราะห์และตรวจสอบถึงการมีอยู่ของธาตุชนิดใหม่ที่มีเลขอะตอม 117 และมีชื่อชั่วคราวว่า อุนอุนเซพเทียม http://www.vcharkarn.com/vnews/448724 ต่อมาเมื่อต้นปี 2014 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันสามารถสังเคราะห์ธาตุชนิดใหม่นี้ได้อีกครั้งรวมทั้งตรวจสอบสมบัติของธาตุชนิดนี้ด้วย ธาตุนี้หนักเป็นอันดับสอง รองจากอุนอุนออกเทียม ที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 118 และเพิ่งค้นพบก่อนหน้าไม่นาน โดยธาตุอุนอุนเซพเทียมได้สังเคราะห์ขึ้นจากแคลเซีม (เลขอะตอม 20) และเบอร์เคลเลียม (เลขอะตอม 97) ขณะนี้อยู่ระหว่างการตั้งชื่ออย่างเป็นทางการจาก International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

อย่างไรก็ตามการค้นพบธาตุตัวที่ 117 ซึ่งเป็นธาตุตัวใหม่ล่าสุด ก็ทำให้ตารางธาตุถูกเติมเต็มในแถวที่ 7 โดยครบสมบูรณ์ และช่วยสนับสนุนแนวความคิด Island of stability ด้วย จากนั้นเราก็ต้องมารอธาตุตัวต่อไปที่จะถูกค้นพบ และมาเริ่มต้นแถวที่ 8 รวมทั้งการพิสูจน์แนวความคิด Island of stability ว่าถูกต้อง เป็นจริงหรือไม่ และต้องรอติดตามกันต่อไปว่าธาตุในตารางธาตุจะถูกค้นพบไปเรื่อยๆ หรือจะหยุดเพียงแค่ธาตุตัวใดตัวหนึ่ง

ที่มา

http://www.vcharkarn.com/varticle/500208





ข่าวประชาสัมพ์นธ์

  • ประชุมปฎิบัติการgoogle site ระหว่างวันที่ ๒๕ - ๒๖  กรกฎาคม  ๒๕๕๘  ง านพัฒนาบุคลากร ฝ่าสยบริหารวิชาการ  โรงเรียนรัตนราษราษฎร์บำรุง  จัดประชุมปฎิบัติการ Go ...
    ส่ง 25 ก.ค. 2558 00:58 โดย ทัศนีย์ ใจซื่อ
แสดงบทความ 1 - 1 จาก 1 รายการ ดูเพิ่มเติม »